新能源汽车多挡变速箱应用研究

　　摘 要：新能源汽车中的纯电行驶由于是驱动电机驱动，不存在噪音、震动、磨损等问题，不需要传统的多挡变速箱，一般采用单级减速器驱动，可以更直接地驱动车辆，进而提高效率、节约成本，目前绝大多数纯电动汽车采用单级减速器，但同时也出现了后程加速不足、续航里程偏短等问题，于是出现了专为新能源汽车设计的多挡变速箱来解决此类问题。

　　关键词：新能源汽车 多挡变速箱 应用

　　1 汽车变速箱发展历史及现状

　　变速箱是用来改变来自发动机的转速和转矩的机构，它能固定或分挡改变输出轴和输入轴传动比，实现车速的大范围变动、空挡行驶以及倒挡行驶，属于汽车底盘部分的传统系统，是汽车最重要的组成部分之一。

　　变速箱并不是与汽车同时期产生的，1886年诞生的全世界第一辆汽车——奔驰一号只有一部主减速箱，并且没有挡位设置，不能倒车、只能前进，1889年法国标致公司发明了世界上首个变速箱，该变速箱只有两个挡位，需要与发动机转速配合操作才能实现换挡，对于普通消费者来说操作难度较高，实用性较低，1908年美国福特公司生产的T型轿车装备了全球首款二挡自动变速箱，但不能完全实现真正的自动，仍然需要驾驶者掌握一定的驾驶技巧，当变速箱换挡时需要油门的配合才能顺畅，1940年美国通用公司研制出Hydra-Matic变速箱，其采用液力耦合器(非液力变矩器)和3排行星齿轮，拥有4个前进挡位和一个倒挡位，是真正意义上的全球首款自动变速箱，随后德国保时捷公司也发明了专用于赛车的双离合变速箱，然而却没能成功将DCT/PDK技术投入批量生产，自动变速箱最重要的改进与革新是在第二次世界大战期间，当时美国别克公司为坦克开发了液力变矩器，1948年这种液力变矩器被应用于汽车领域，它的到来为自动变速箱的进一步成熟奠定了坚实基础，1958年荷兰DAF公司发明了CVT变速箱，随后它们推出装备双V型橡胶带式CVT的轿车DAF600，1969年法国雷诺公司生产的R16TA首次采用电控变速箱，极大地提升了電子换挡的速度和平顺性，使驾乘体验更加舒适，此后变速箱进入快速发展阶段，4AT、5AT自动变速箱开始出现，到了20世纪90年代末期德国大众公司与博格华纳公司合作生产了全球首款可以实现大规模量产的DCT双离合变速箱，至此变速箱进入到相对成熟的发展阶段。

　　进入21世纪之后汽车产业技术水平和生产工艺日新月异，出现了新能源汽车这一划时代的汽车类型，驱动驱动电机转速范围更宽和低转速扭矩大的先天特性具有加速线性、平顺舒适、保养成本极低等明显优势，纯电动汽车普遍采用固定齿比的单级减速器来代替传统燃油车的变速箱，但由于驱动电机在加速后期扭矩衰减，而单级减速器无法帮助释放轮上扭矩，导致纯电动汽车在中后段加速能力疲软，同时极速也无法达到同级燃油车的水准，为解决这一问题，相关整车和零部件企业在积极研发匹配新能源汽车的多挡变速箱，2017年上汽集团率先推出全球首款专为混合动力汽车定制的EDU电控驱动变速箱，并在旗下荣威和名爵品牌的混合动力车型上应用，2018年英国GKN公司专为宝马i8混合动力轿车设计了二挡变速箱，2019年德国采埃孚公司推出全球首款纯电动汽车的二挡变速箱，保时捷Taycan成为首款搭载这一变速箱的车型。

　　2 变速箱对新能源汽车性能的影响

　　变速箱与差速器、半轴等组成了燃油车的传动系统，是其不可或缺的重要组成部分，新能源汽车由于是驱动电机驱动车辆，动力电池和电控系统的重要性显而易见，变速箱逐渐成为次要的组成部分，但对新能源汽车的性能同样会产生影响，主要体现在以下几个方面：

　　2.1 对车辆加速的影响

　　主流的车用交流电机的转速区间可以达为0-15000rpm，范围远大于传统内燃机转速区间的0-7000rpm，同时驱动电机可以在起步阶段的较低转速下迸发出最大扭矩，完全不需要多挡变速箱来放大，纯电动汽车在起步初期的加速远好于同一功率数值下的燃油车，但由于单级减速器无法帮助释放轮上扭矩，使其会在转速达到某一数值后有所下降，纯电动汽车高速时的加速性能普遍不如相同功率的燃油车，为了更加直观地了解纯电动汽车的加速特性，本文选取比较有代表性的特斯拉Model S车型的加速数据进行详细分析。

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文章名称： 新能源汽车多挡变速箱应用研究

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